[發明專利]諧波分流的電機、方法、AC電機系統及可變速驅動系統

有效

• 申請號: 201710502755.5
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107546890B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: R·M·海登;J·H·約翰遜;J·M·赫格爾
• 申請（專利權）人: 特靈國際有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/32;H02K9/19
• 代理公司: 北京博思佳知識產權代理有限公司 11415
• 代理人: 方志煒

本申請公開了包括諧波分流的密封式AC電機，使得高頻諧波能夠從所述AC電機分流，而無需在相關的電機驅動中使用一個或多個高頻濾波器。運行AC電機的相關方法包括將高頻諧波分流至流經所述AC電機的流體。同時還公開了簡化的可變速電機驅動系統，其無需配置用于去除高頻諧波的濾波器。

技術領域

本公開涉及用于電機(例如，制冷機中的壓縮機電機)熱管理的系統、設備和方法，尤其涉及可消除對驅動電流諧波濾波器的需求的改進的可變速電機和驅動系統。

背景技術

在AC電機中，高頻電流對氣隙中磁通量的形成不起作用，反而在電機定子和/或轉子(rotor)中散失為焦耳能量，這部分高頻電流的流通造成了電機溫度升高。現有的消除這一問題的方法包括：在電機和驅動間安裝無源濾波器(例如，L、LC等)、使用多電平逆變器、脈沖寬度調制(PWM)優化模式和增加開關頻率。這些方法中的每一種均昂貴、龐大且會導致整個系統減慢(derating)(例如，在較高開關頻率下絕緣柵雙極晶體管(IGBT)及相關動力模塊減慢)。高速電機和驅動系統的花費、損耗和額定值(rating)均受到高頻諧波的顯著影響。

發明內容

密封式AC電機包括諧波分流，用于使高頻諧波從所述AC電機分流。這樣，可在不使用一個或多個濾波器的情況下使高頻諧波從所述AC電機分流。所述電機還包括定子和設置于所述定子內且與所述定子選擇性地磁通的轉子。所述轉子和所述定子之間可存在流體間隙(fluid gap)。所述流體間隙可被用于接收冷卻液。在所述轉子上可設置用于接收高頻諧波且將所述高頻諧波分流到所述冷卻液的籠子。

所述轉子可包括表面式永磁體且所述籠子包括多個鋁楔，每個鋁楔被置于各表面式永磁體之間。在某些實施例中，所述籠子可包括位于所述轉子周圍的一個或多個鋁墊片(spacer)。所述一個或多個鋁墊片可包括厚墊片和軸向放置在所述厚墊片相對的兩側并遠離所述厚墊片的兩個薄墊片。所述電機還可包括圍繞所述轉子和所述籠子設置的碳纖維套筒。

根據本公開的至少一方面，系統包括輸出高頻諧波的AC電源及連接于所述AC電源的密封式AC電機。其中，所述AC電源可在不使用濾波器的情況下連接于所述密封式AC電機。所述AC電機包括諧波分流以使所述高頻諧波從所述AC電機分流。

所述系統的所述密封式AC電機還包括定子和設置于所述定子內且與所述定子選擇性磁連通的轉子。所述轉子和所述定子之間可存在流體間隙。所述流體間隙可被用于接收冷卻液。在所述轉子上可設置用于接收高頻諧波且將所述高頻諧波分流到所述冷卻液的籠子。

所述轉子可包括多個表面式永磁體且所述籠子包括多個鋁楔，每個鋁楔被設置于各表面式永磁體之間。在某些實施例中，所述籠子可包括位于所述轉子周圍的一個或多個鋁墊片。所述一個或多個鋁墊片可包括厚墊片和軸向放置在所述厚墊片相對的兩側并遠離所述厚墊片的兩個薄墊片。所述電機還可包括圍繞所述轉子和所述籠子設置的碳纖維套筒。

所述系統可包括連接于所述AC電機的制冷機壓縮機。所述AC電機的所述流體間隙可與所述制冷機的制冷劑流體連通，以冷卻所述AC電機從而分流所述高頻諧波。

根據本公開的至少一方面，方法包括將高頻諧波分流至流經密封式AC電機的流體。所述方法可包括從AC電源直接向所述AC電機提供AC電能，所述AC電能可包括所述高頻諧波。這樣，AC電能可在不經過濾波器的情況下提供給所述AC電機。

分流包括通過將所述高頻諧波轉化為如下結構中的熱能來對所述高頻諧波進行熱分流，該結構被配置為與流經所述AC電機的流體進行熱交換。在某些實施例中，被配置為與所流經的流體進行熱交換的所述結構為所述AC電機的轉子上的籠子。

根據本公開的至少一方面，密封式AC電機系統不包括用于移除高頻諧波的濾波器。

附圖說明

本文將結合附圖描述所公開的系統和方法的多種實施例，其中：

圖1為根據本公開的密封式AC電機的實施例的截面圖；